La chemiolitotrofia sperimentale microbicamente assistita offre l'opportunità di tracciare i presunti processi di bioalterazione della crosta marziana. Uno studio sulla breccia marziana noachiana dell'Africa nordoccidentale (NWA) 7034, composto da materiali crostali antichi (circa 4,5 Gyr) di Marte ha prodotto un prototipo unico di vita microbica progettato sperimentalmente su materiale marziano reale. Come dimostrano i ricercatori nell'attuale numero di Comunicazioni Natura Terra e Ambiente , questa forma di vita di puro design marziano è una ricca fonte di biofirme rilevanti per Marte. Lo studio è stato condotto da Tetyana Milojevic, il capo del gruppo di biochimica spaziale presso l'Università di Vienna.

Marte primordiale è considerato un ambiente in cui potrebbe essere esistita la vita. C'è stato un tempo nella storia geologica di Marte in cui avrebbe potuto essere molto simile alla Terra e ospitare la vita come la conosciamo. Contrariamente alle attuali condizioni di Marte, corpi di acqua liquida, una temperatura più calda e una pressione atmosferica più elevata potrebbero essere esistite nella storia antica di Marte. Le potenziali prime forme di vita su Marte avrebbero dovuto essere in grado di ricavare energia da fonti minerali inorganiche e trasformare la CO ₂ in biomassa. Tali entità viventi sono microrganismi mangiatori di rocce chiamati "chemolitotrofi, " che sono capaci di trasformare l'energia delle pietre in energia della vita.

Rocce marziane come fonte di energia per antiche forme di vita

"Possiamo supporre che nei primi anni del pianeta rosso esistessero forme di vita simili ai chemolitotrofi, " dice l'astrobiologo Milojevic. Le tracce di questa vita antica (biofirme) potrebbero essere state conservate all'interno dei terreni noachiani con una storia geologica antica ricca di umidità e sorgenti minerali che potrebbero essere state colonizzate da chemolitotrofi. Per valutare correttamente le biofirme rilevanti per Marte, è di cruciale importanza considerare i chemolitotrofi nei contesti mineralogici rilevanti di Marte.

Uno dei rari pezzi di rocce di Marte è stato recentemente frantumato per immaginare le caratteristiche della vita basate sui materiali marziani. Le ricerche hanno utilizzato l'autentica breccia marziana noachiana dell'Africa nordoccidentale (NWA) 7034 (soprannominata "Black Beauty") per coltivare l'estrema termoacidofila Metallosphaera sedula, un antico abitante delle sorgenti termali terrestri. Questo campione di regolite brecciata rappresenta la più antica crosta marziana conosciuta delle antiche età di cristallizzazione (ca. 4,5 Ga).

Un esemplare di "Black Beauty"

"Black Beauty è tra le sostanze più rare sulla Terra, una breccia marziana unica formata da pezzi di crosta marziana (alcuni dei quali sono datati a 4,42 ± 0,07 miliardi di anni) ed espulsa milioni di anni fa dalla superficie marziana. Abbiamo dovuto scegliere un approccio piuttosto audace di frantumare pochi grammi di preziosa roccia marziana per ricreare l'aspetto possibile della prima e più semplice forma di vita di Marte, "dice Tetyana Milojevic, autore corrispondente dello studio, sulla sonda che è stata fornita dai colleghi del Colorado, NOI..

Di conseguenza, i ricercatori hanno osservato come un buio, La pasta di fondo a grana fine di Black Beauty è stata biotrasformata e utilizzata per costruire parti costitutive di cellule microbiche sotto forma di depositi biominerali. Utilizzando una cassetta degli attrezzi completa di tecniche all'avanguardia in collaborazione con il Centro austriaco per la microscopia elettronica e la nanoanalisi di Graz, i ricercatori hanno esplorato interazioni microbiche uniche con l'autentica breccia marziana di Noach fino alla risoluzione su scala nanometrica e atomica. M. sedula che viveva su materiale crostale marziano produceva distinte impronte mineralogiche e metaboliche, che può fornire l'opportunità di tracciare i presunti processi di bioalterazione della crosta marziana.

Analisi delle impronte metaboliche e mineralogiche

"Crebbe su materiale crostale marziano, il microbo formò una robusta capsula minerale composta da ferro complessato, manganese e fosfati di alluminio. A parte la massiccia incrostazione della superficie cellulare, abbiamo osservato la formazione intracellulare di depositi cristallini di natura molto complessa (Fe, ossidi di Mn, silicati di Mn misti). Queste sono caratteristiche uniche distinguibili di crescita sulla breccia marziana di Noach, che non abbiamo osservato in precedenza quando coltivavamo questo microbo su sorgenti minerali terrestri e un meteorite condritico pietroso, "dice Milojevic, che ha recentemente ricevuto un ERC Consolidator Grant per le sue ricerche che indagano ulteriormente sulla biogenicità dei materiali marziani.

I modelli di biomineralizzazione multiforme e complessi osservati di M. sedula coltivata su Black Beauty hanno rivelato il ricco, la diversa mineralogia e la natura multimetallica di questo antico meteorite marziano. Gli esclusivi modelli di biomineralizzazione delle cellule di M. sedula coltivate in Black Beauty sottolineano l'importanza degli esperimenti su materiali marziani autentici per le indagini astrobiologiche rilevanti per Marte. "La ricerca di astrobiologia su Black Beauty e altri campioni simili può fornire una conoscenza inestimabile per l'analisi dei campioni di Marte restituiti al fine di valutarne la potenziale biogenicità, " conclude Milojevic.